地铁屏蔽门控单元设计

基于 51 单片机的地铁门控单元设计 —— 李伟杰 摘要：地铁屏蔽门系统是车站设备系统之一，本文给出了一个以 51 单片机为控制内核的门控单元（DCU）的控制系统设计方案，主要完 成了包括各个功能模块的硬件设计及相应的程序软件仿真。 关键字： 地铁屏蔽门 DCU 51单片机 1.地铁屏蔽门的背景 随着我国经济的建设的飞速发展，城市地铁的建设水平也在逐渐提升。但是， 地铁车站站台的安全事故却不断发生，并且能耗非常大。在这样的情况下，地铁 屏蔽门系统应运而生。随着地铁投入运营的数量越来越多，作为地铁安全保障和 节能措施中的重要组成部分，屏蔽门控制系统已经得到了越来越广泛的应用。 城市轨道交通站台屏蔽门安装于地铁、轻轨等交通车站站台边缘,将轨道与站 台候车区隔离, 与列车门相对应。 地铁屏蔽门系统属于车站设备系统之一, 它 在地铁设置的主要目的是: 将车站站台公共区与轨行区隔离,简化环控系统,降 低车站空调系统的运行能耗; 减少列车运行噪音及活塞风对车站站台候车乘客 的影响,为乘客提供一个更加舒适、安全的候车环境;防止人员跌落轨道产生意外 事故,为以后地铁车辆的无人驾驶创造条件。 2.主要的功能要求 如图（1）所示：作为屏蔽门控 制系统的一个主要部件，门机控制器 (DCU)担负着接收来自主控机的控制 命令，驱动电机执行开关门动作，通 过总线网络反馈门状态信息。 作为控制门单元的核心部件，门 机控制器(DCU)应至少具有以下功能： （1）够执行系统级控制、站台级控 制发出的开、关命令；开启时间为 2．5 s～3．O s范围内可调，关门时间为 3.0 s—3.5 s范围内可调； （2）开、关门无故障使用次数不少于 100万次； （3）执行开门动作时，先打开锁机构，然后按照事先设定好的速度曲线进行开 门动作； 图（1） （4）关门时，按照事先设定好的速度曲线进行关门动作，直到门关到位。要求 关门时最大动能≤10 J，最后 100 mm行程范围内≤1 J，并检查锁状态； （5）采集并发送屏蔽门状态信息及各种故障信息至主控机，然后通过人机界面 显示或向信号系统报警； （6）通过 DCU内设置的编程／调试接口，可在线或离线调整参数和软件组态， 并可进行重新编程和参数设置，也可通过外接测试设备来进行单门体调试。 3.DCU 的总系统硬件结构 整体硬件电路包括 51 单片机为内核的控制器和 4个功能模块：1.通信模块 （Signal），2.门状态反馈模块（D_state），3.手动操作模块（PSL），4.电机驱 动模块（Load）。 3.1 控制器---STC89C52RC 微处理器芯片的选择是自动化控制装置的一个重要环节，它直接影响到系统 性能、成本及开发难度。51系列单片机有一套完整的按位操作系统，又称作位 处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不仅能对片内某些特殊功能寄存 器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能对位进行逻辑运算。其 I／O口的设置和使用非常简单，引脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电 平(复位时，各 I／O口均置高电平)，作输出脚使用时，则为高电平或低电平均 可。I／O口低电平时，吸入电流可达 20mA，具有一定的驱动能力；内置计数器， UART异步串行通信结构等功能。故利用 51单片机即可完成基本的的通信，控制 输出和信号采集功能。本文选取STC89C52RC增强型 51单片机，其主要功能如下： ●8位字长 CPU： ●振荡器和时钟电路，全静态操作； ●8KB系统内可编程 Flash 存储器； ●256B内部 RAM； ●4个 I／O端口共 32 线； ●2个 1 6位定时／计数器； ●全双工(UART)串行口通道； ●ISP端口； ●定时监视器； ●双数据指针(DPTR)； ●20多个特殊功能寄存器： ●电源下降标志。 单片机要正常工作，必须具备一定的硬件条件，其中电源、复位电路和时钟 电路是应该具备的最基本电路。电源是单片机工作的动力源泉，STC89C52RC单 片机电源为+5v，由外部电源模块供电。复位电路由看门狗 DS1232组成，下面的 手动操作模块将详细介绍。时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有的运算 与控制过程都是在统一的时序脉冲下进行的，此处选取了 11.0592MHz的晶振， 对应单片机的指令周期就是 0．0904us。 3.2 通信模块 此模块实现与站台信息的传递，在列车到站及出站时向 DCU发送开关门的控 制信号。同时， 屏蔽门发生各种 故障时通过此模 块向站台发出各 种报警信号。 硬件设计电 路如图（2）所示， 因为轨道交通的 车身较长，通信 距离较远，普通 RS232通信距离 为十几米，针对 RS-232 的不足， 出现了一些新的 接口标准，RS－ 485是美国电气 工业联合会(EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分 信号进行传输；最大传输距离可以达到 1.2 km；最大可连接 32个驱动器和收 发器；接收器最小灵敏度可达±200 mV；最大传输速率可达 2.5 Mb/s。由此 可见，RS－485正是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。 RS-485具有以下特点： 1） RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+2至+6 V表示；逻 辑“0”以两线间的电压差为-2至-6V表示。接口信号电平比 RS-232降低了，就 不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与 TTL电平兼容，可方便与 TTL 电路连 图（3） 接。 2） RS-485的数据最高传输速率为 10Mbps 3） RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强， 即抗噪声干扰性好。 4） RS-485接口的最大传输距离标准值为 4000英尺，实际上可达 3000 米，另 外 RS-232-C接口在总线上只允许连接 1个收发器， 即单站能力。而 RS-485 接口在总线上是允许连接多达 128个收发器。即具有多站能力,这样可以利用单 一的 RS-485接口方便地建立起设备网络。 该通信模块设置了 3个接口：收发信使能端（R/D），收信（RO）和发信（DI）。 其中 RO和 DI分别与单片机的 TXD和 RXD连接，R/D利用一个 I/O口线进行逻辑 控制。 为了使模块正常稳定的工作，做了如下的设计： A．单片机上电复位时，各引脚都为高电平，为防止误发信，增加了反相器， 使主从机都应该处于接收状态。 B．总线匹配：位于总线两端的差分端口 VA与 VB之间应跨接 120Ω匹配电阻， 以减少由于不匹配而引起的反射、吸收噪声，有效地抑制了噪声干扰。 C．R0及 DI端配置上拉电阻。 D.为了防止由于静电等因素影响导致电位浮动，将所有 DCU 的信号地都连接 到一起。 3.3 门状态反馈模块 其主要功能是将屏蔽门所处的状态返回给控制系统，包括 1.门关到底状态 2.门完全打开状态 3.门正在运动过程中。主控器利用这些状态来进行判断下一 步工作及信号的返回。 图 4为硬件设计图，J1 和 J2为限位行程开关的接口。 图 （4） 具体工作流程： 当屏蔽门运动到要求位置时会触动。 Door_open和 Door_close 接到单片机的两个 I/O口线 P1.6和 P1.7 上以检测信号。R1和 R6 为三个 LED的限流电阻，计算式为（5-3.2）/Id， 3.2为估取值，随 LED 不同而改变，Id为 LED 的正常工作电流，一般为几十 mA。电解电容 C1 和 C2是为了去除电位变化时的抖动，使信号正 确的被检测到，R4和 R5是 C1和 C2对应的泄放 电阻，防止电容放电时过电流烧坏。R2和 R3是 上拉电阻。图 5 为限位开关的原理图。 当门完全打开时，行程开关（J1）触动闭合， 红色LED灯亮同时D_open端口变为高电平将门状 态信号返回； 当门关到底时，行程开关（J2）触动闭合， 绿色 LED灯亮同时 D_close 端口变为高电平将门 状态信号返回； 当门在运动过程中时，黄色 LED灯亮。 3.4 手动控制模块 如果发生重大安全事故或者系统出现故障，比如因其他原因造成的系统电源 缺失、部分屏蔽门故障、火灾等，这时经过授权的站台工作人员可以使用专用的 钥匙，乘客则通过手动解锁装置进行手动操作，打开地铁屏蔽门。当其他优先级 别的控制方式都不能完成屏蔽门的开关时，才启动手动操作这一最优先级别的控 制方式。 图（7） 图（5） 图（6）逻辑状态图 此模块有以下两个主要功能： 1.利用看门狗 DS1232 实时检测单片机的工作和复位功能， 2.提供单片机 INT0和 INT1中断信号进行开门和关门操作。 3.4.1 看门狗 DS1232 集成电路 DS1232 具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点,应用在单片机 产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力。 其主要特点： 1）具有8 脚DIP 封装和16 脚SOIC 贴片封 装两种形式,可以满足不同设计要求； 2）在微处理器失控状态下可以停止和重新 启动微处理器； 3）微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动 复位微处理器； 4）精确的 5 %或 10 %电源供电监视； 5）不需要分立元件; 6）适应温度范围宽, - 40～ + 85 ℃。 DS1232 能够实时监测向微处理器供电的电源电压,当电源电压 VCC低于预置 值时,DS1232 的第 5脚和第 6 脚输出互补复位信号 RST 和 RST 。预置值通过第 3 脚( TOL) 来设定;当 TOL 接地时,RST和 RST 信号在电源电压跌落至4. 75V 以 下时产生; 当 TOL 与 VCC相连时,只有当 VCC跌落至 4. 5V以下时才产生 RST 和 RST 信号。当电源恢复正常后, RST 和 RST 信号至少保持 250ms ,以保证微处理 器的正常复位。同时。DS1232 提供了可直接连接复位按键的输入端 PBRST (第 1 脚) , 在该引脚上输入低电平信号, 将在 RST 和 RST 端输出至少 250ms 的复位 信号。在 DS1232 内部集成有看门狗定时器, 当 DS1232 的 ST 端在设置的周期 时间内没有有效信号到来时,DS1232 的 RST 和 RST 端将产生复位信号以强迫微 处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效 的。看门狗定时器的定时时间由 DS1232 的 TD 引脚确定。看门狗定时器的周期 输入信号 ST 可以从微处理器的地址信号、数据信号或控制信号中获得, 不论哪 种信号都必须能够周期性的访问 DS1232 , 对于 51 系列单片机, 推荐使用 ALE 信号。 3.4.2 开关门中断脉冲 图（7）是硬件结构图，中断脉冲信号由一个拨动开关 S2和两个按钮 S3，S4 开关构成联动产生。S2闭合到 Vcc时，按钮开关才有效，不需要时将 S2拨到 GND， 防止出现误操作，提高系统的稳定性。C1和 C2为硬件去抖动，R1，R2为泄放电 阻，同时具有上拉作用。经过电容去抖动后再利用反相施密特触发器 74LS14 修 正波形，同时使边沿信号变成下边沿。过程如下： 图（9） 图（8） 这样最后的负脉冲信号加到 51单片机的 INT0和 INT1端口，产生中断，作出相 应的动作来打开或关闭屏蔽门。 3.5 驱动模块 接收来自主控机的控制命令，驱动电机执行开关门动作，通过总线网络反馈 门状态信息，实现强弱电之间的交互。 这里采用基于 TOSHIBA 公司生产的三相无位置传感器无刷直流电机控制器 TB6537 和驱动集成电路 TA84005的一种单片机实现无位置传感器无刷直流电机 的控制方案。 此模块有信号口和功率口两类。 信号口：（1）正反转控制：高电平正转信号，低电平反转信号； （2）PWM口：用来进行电机调速的信号口； （3）过电流信号：反应电机发生堵转等障碍情况； 功率口：功率电源入口及直流电机的三相输出。 3.5.1 关于电机的选择 电机的选择要考虑一下多个方面： （1） 机械特性； （2） 启动性能； （3） 调速性能； （4） 过载能力； （5） 经济效益；包括初期投资和运行费用 （6） 对工作环境的耐受度； 图（10）驱动模块的硬件设计图 （7） 转矩的平滑性； （8） 使用寿命； （9） 额定功率，效率； （10）电机的外形结构； 考虑屏蔽门对电机的一些要求：频繁启动与制动，对调速有一定要求，较长 的使用寿命等要求。在此选择启动性能良好的直流无刷电机，其优点如下： （a）相对于交流电机启动转矩大，调速性能好。 （b) 电子换向来代替传统的机械换向，性能可靠、永无磨损、故障率低，寿 命比有刷电机提高了约 6倍。 （c) 属静态电机，空载电流小； （d) 工作效率高； （e) 体积小，方便屏蔽门的设计安装。 3.5.2 驱动芯片 TA84005 TA84005 是一款三相无刷直流电机驱动芯片， 可配合 TB6548，TB6537 等专有芯片使用。其主 要特点如下： 1）内置电压检测电路； 2）内置过电流检测及保护装置； 3）内置过热保护 4）功率电压 25V，正常工作电流 1.5A； 5）信号电源 4.5~5.5V。 3.5.3 三相无位置传感器无刷直流电机控制器 TB6537 TB6537 是一种无位置传感器无刷直流 电机的专用控制芯片，有 DIP 和 SSOP 两 种封装。工作电压为 5V，PWM 的频率为 16KHZ。TB6537 芯片易于与单片机接口。 可实现 PWM 控制和正反转控制。配合有 多种驱动芯片可以选择。 其主要特点： 1）三相全桥驱动，不需位置传感器； 2）PWM控制（PWM由外部提供）； 3）工作电流为 20mA，内置过电流保护。 4）超前脚功能(0,7.5,15and30 degrees) 5）可以选择 H_PWM-L_PWM 控制方式和 H_PWM-L_ON 控制方式； 6）有重叠通电功能。 图（12） TB6537内部框图 图（11）TA84005框图 PWM的输入：PWM 信号被用来控制输出的 PWM 的占空比，检测零电动势点和 启动电机。这个信号是高电平有效。在所有时刻，IC 检测 PWM 信号高电平和低 电的宽度，确保 PWM 信号的输入。另外，高低脉冲对于输入是必要的，脉宽应 该超过 2/fosc[s]。设置 PWM 频率超过 fosc/512。其中 fosc 为 TB6537 所接晶 振频率。 PWM 功能描述： （1）电机启动：当一个或多个超过 2/fosc的 PWM脉冲在接下来的两个 512/fosc周期被检测，强制交换功能开始工作，电机启动。 图（13）检测启动的时序图 （2）电机的调速：通过调节ＰＷＭ的占空比来调节电机励磁电压调速。注意： PWM 频率必须超过 fosc/512,即脉宽小于 2/fosc。 图（14） （3）电机停止：当 PWM 引脚上信号的占空比为 0(全部为高电平)时，认为是停止信号。 图（15） 以上完成了对各个模块的功能介绍，基于这些可以进行软件程序的设计，设计时需要注意各 个模块的出口和入口，以此作为框架也方便程序的分布调试与调用组合。 3.6 总电路图 4． PCB 制图 图（17） 图（16） 5.软件程序设计 采用由下而上的设计方法，从各个功能模块入手，配合硬件设计的入口和出 口，最后完成主程序设计。采用 Keil 的 C51 编译环境进行程序的设计和编译，生 成的.HEX 文件可以利用 multisim 的 MCU 仿真环境进行调试。利用这两个软件配 合可以方便的完成软件的设计。 Multisim MCU Module 具有以下特点： （1）支持 4 种类型的单片机芯片：Intel 或 Atmel 公司的 8051 和 8052 芯片、 Microchip 公司的 PIC16F84 和 PIC16F84a 芯片. （2）支持对外部 RAM、外部 ROM、键盘和 LCD 等外围设备的仿真. （3）包含 8051/ 8052 Metalink assembler、Hi-Tech C51-Lite Compiler、Microchip MPASM for PIC16、Hi-TechPICC-Lite Compiler； （4）所建项目支持 C 代码、汇编代码以及 16 进制代码，并兼容第三方工具源 代码. （5）包含设置断点、单步运行、查看和编辑内部 RAM、特殊功能寄存器等高级 调试功能. 这里软件主要目标是完成屏蔽门的打开和关闭任务，其主要工作流程如下： 屏蔽打开过程的总流程图： 图（18） 屏蔽关闭过程的总流程图： 图（19） 5.1 利用 51 单片机产生 PWM 波 对直流电机的调速传统的思路是通过调节电枢电路电阻来改变端电压，以 达到凋速的目的。但由于接入的电阻会消耗功率，这种方法的效率很低。利用 PWM(PIllse widlh Modulation)控制可以消除这部分功率损耗，对于直流电机，采 用 PWM 控制技术构成的无级凋速系统，启停对直流系统元冲击，并且具有启动 功率小，开关频率高，运行稳定的特点。脉宽调速利用一个较高的脉冲频率来控 制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短， 即改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均励磁电压的大小（等面积原 理），从而控制电动机的转速，这种方法在实际中越来越广泛的被应用。 利用 51 单片机的定时器 0 生成占空比可调的 PWM 波。其主要原理为：首 先确定 PWM 的周期 T 和占空比 D，用定时器产生一个时间基准 t，定时器溢出 N_on 次的时间是 PWM 的高电平的时间,然后输出低电平，溢出 N 次为一个 PWM 波周期，计数值恢复初始值，进入下一个周期。 工作参数设置： 单片机晶振：11.0592MHz； 机器周期：12/11.0592=1.085us； 取 n=10，即时间基准 t 是 10.85us； 取 N=40，即 PWM 周期是 434us； 434us 即 2.3KHz > 1MHz/512=2KHz； 满足要求之前提到的 TB6537 的 PWM 频率要求。则 N_on 取 1~39，即占空比最 大 97.5%，最小 2.5%，改变 N_on 即可调节占空比。 PWM 波程序流程图： 启动计数器 T0 并 开放中断后，程序不 断循环工作的产生的 产生 PWM 波，循环 一次代表一个周期完 成，输出高电平和低 电平的是计数次数由 全局变量N_on决定， 可以在主程序中进行 设置，这样占空比就 可以根据程序的需要 而递增或递减。另外， 该程序在后台运行， 不影响主程序的运行， 只占用了计数器 T0 这一硬件资源，程序 的效率较高。 图（20） Multisim 仿真电路图及仿真结果： 图（21） 图（22） 5.2 打开屏蔽门程序 当列车进站时并在要求的与屏蔽门对接位置停靠时，站台发送信号给所有 DCU 发信，要求打开屏蔽门，其时间应与列车滑动门基本一致或略微延时。屏蔽 门打开或关闭时要满足一定的要求： （1） 正常情况下能正确接收信息系统的命令打开或关闭屏蔽门； （2） 发生紧急状况时手动操作模式能正确启动并将故障信号返回； （3） 屏蔽门按照设定的运动曲线运动，门关门力不应过大，开关门过程中遇到 障碍物关门力马上释放，门停顿 2s(0～10 秒范围内可调)后再重关门 （4） 开门过程必须能够在 2.5s 内完成，且可以在 2.5～3.5s 间可调；关门过程 必须能够在 3.2 秒内完成，且可以在 3.2～4.0s 间可调。 屏蔽门的运动曲线： 屏蔽门刚启动时，PWM 信号应给与较大的占空比，使门控电机有较大的励磁 电压，这样提高启动转矩便于使屏蔽门开始运作，大概时间为 0.3~0.6S，之后慢 慢下降 PWM 信号的占空比，使电机的电磁转矩与阻力矩平衡，屏蔽门过渡到匀 速阶段，这是屏蔽门运动过程中的主要阶段，也是发生障碍最频繁的阶段，此时 如果发生夹住乘客现象，电机应瞬间制动，门瞬时泄力，防止夹伤乘客。当到达 一定距离时 PWM 信号的占空比再次下降，门控电机减速至停止，此时屏蔽门应 运动到预先设置的位置，这样完成一次 开关门动作，共 4 个阶段。 第一阶段：加速阶段（取 N_on=4） 第二阶段：过渡阶段（N_on 自增到 15） 第三阶段：匀速阶段（N_on 取 15） 第四阶段：减速阶段（N_on 自增到 30 图 （23） 屏蔽门运动曲线 开门的程序流程图： 刚开始启动电机时，门控电 机自身会有较大的启动电流，并 将维持 0.3~0.4S，根据电机的性 能和参数不同也会存在差异，在 过电流障碍检测时会影响实际 的结果，所以程序设计时应延时 躲过较大的启动电流后再进行 过电流的检测，这样才能保证检 测结果的正确性； 发生故障时并不是等一段 结束时才进行处理，而是全段实 时处理，一旦发生故障，系统立 刻做出反应，调用故障处理函数， 对故障进行等待处理或向系统 发送相应的故障信号； 故障标志位是程序的全局 变量，发生故障时置位，故障处 理完予以清除； 程序最后无论门是否正确 动作，一次信号动作后，电机都 处于停止状态。 图（24） multisim 调试结果: 图 25 由图可见 PWM 确实经过了要求的几个阶段。为了使仿真结果更加清晰，对各个 时间段的设置都比较短，实际应经现场调试后进行设定。 5.3 开门故障处理函数 开门障碍的可能性很小，主要发生的门障碍还是在关门的时候，比如人流的拥堵， 屏蔽门撞上乘客瞬间电机堵转会产生数倍正常电流的过电流，检测这个信号可以 判断故障的出现及消除。一旦故障，电机停止工作，等待数秒后调用故障处理程 序。 其主要功能： 1. 以较低的速度再次将门打开； 2. 故障清除，门正常打开； 3. 启动 3 次故障未清除，向站台发送故障信号。 程序流程图： 图（26） 仿真结果： （1）故障后障碍清除； 图（27） （2）障碍一直存在，调用三次后电机停，故障标志位置 1. 图（28） 5.4 关门程序及关门的故障处理 关门的过程与开门过程的操作基本 一致，只是下述几处不同： （1） 门控电机转向改变，整个运动过程 cw_ccw 口始终为高电平； （2） 屏蔽门打开时首先要打开门锁，然后 再启动驱动电机打开屏蔽门；关门时 直接启动电机开始工作，但门关闭时 要闭合锁扣，将屏蔽门锁住并检查是 否正确锁死；防止出现屏蔽门误开， 导致安全隐患； （3） 屏蔽门开和关时与系统通信时的字符 信号不同； （4） 屏蔽门开和关时对应的位置检查需要 不同的控制器 I/O 口，这样能正确反 映屏蔽门所处的运动状态； （5） 开门和关门有各自的故障标志位，相 互独立，防止出现混淆； 此处不再予以赘述，直接给出程序 流程图： 图（29） 5.5 联机通信程序 主要完成与站台之间命令的通信，主从式机构，每个 DCU 有其自身的地址， 用以确定信号的来源和走向。这里利用 51 单片机的串行通信机构。 51 单片机串行接口的硬件： P3.0 位的第二功能 —— 收端 RXD P3.1 位的第二功能 —— 发端 TXD 51 单片机串行接口的控制： 寄存器 SCON、PCON、SBUF 寄存器 IE、IP 51 单片机串行接口工作方式： 方式 0：移位寄存器输入/输出方式 方式 1：10 位异步接收/发送（波特率可变） 方式 2：11 位异步接收/发送（波特率固定） 方式 3：11 位异步接收/发送（波特率可变） 其工作流程： 8 位 SBUF 是全双工串行接口寄存器， 它是特殊功能寄存器，地址为 99H， 不可位寻址；串行输出时为发送数据缓 冲器，发送寄存器只写不读，数据从发 送端 TXD（P3.1）输出；串行输入时为 接收数据缓冲器，接收寄存器只读不写， 数据从接收端 RXD（P3.0）输入；由指 令确定是对发送寄存器或接收寄存器 作用。 这里选用工作方式 3，11 位异步通 信波特率 19.2KHz，波特率由计数器 1 产生， 公式为： 晶振取 11.0593MHz，SMOD=1，则计数器初值为 0xfd。 多机通信中主机发送信息，可以传送到各个从机或指定从机，各从机发送的 信息只能被主机接收，其关键在于地址帧与数据帧的识别，51 系列提供了相应 的机制，11 位异步通信中，第 9 位可以作为识别位以判断收到的是数据帧还是 地址帧；具体如下： 1． 主机从机初始化为方式 3，从机都置 SM2=1，允许中断； 2． 主机置 TB8=1，发送从机地址或广播地址； 3． 所有从机均接收主机发送要寻址的从机地址； 4． 被寻址的从机确认地址后，置本机 SM2=0，向主机返回地址，供主机核 对； 图（30） 图（30） 5． 核对无误后，主机向被寻址的从机发送命令，通知从机接受或者发送数据； 6． 本次通信结束后，主从机重置 SM2=1，主机可再对其他从机寻址。 程序流程图： 系统先向个控制单元发送地 址信号（第 9 位 TB8=1，地址帧 TB8=0，数据帧）地址信号包括广 播地址和 DCU 编号地址，控制单 元接受到地址信号后产生通信中 断，判断是否与自己地址相符或 是广播地址，相符则控制单元的 单片机置 SM2 为 0 接受数据信号， 不符则 SM2 保持为 1，不接受数 据信号，广播信号则所有 DCU 均 接受数据信号并根据对应的信号 做出开门和关门动作。同样信号 返回时同样先发送地址信号握手， 再发送数据帧信号，完成有序的 信号交互。 图（31） 5.6 手动操作开关门程序 （1）外部中断 0 引发的程序，手动打开门 void open_INT() interrupt 0 //外部中断 0 触发，下边沿有效 { ES=0; //屏蔽串口通信中断 D_open(); //开门函数 ES=1; //开放串口通信中断 } （2）外部中断 1 引发的程序，手动关闭门 void close_INT() interrupt 2 //外部中断 1 触发，下边沿有效 { ES=0; //屏蔽串口通信中断 D_close(); //门关闭函数 ES=1; //开放串口通信中断 } 6.总结 此设计简单的完成了屏蔽门的一些最基本的功能，包括通信，开关门动作，故障 处理，门控电机的驱动等，基本完成了科研训练的任务。 7.致谢 这次科研训练是学校给与我们本科生的一次宝贵的锻炼机会，在指导老师的帮助 下，让我们了解到了科研项目的基本环节，提高了我们的实践动手能力，将学习 了三年的工科知识运用于实际。虽然我们的设计离真正的实际应用还有一大段距 离，但是相信不久，我们在能力不断提升的情况下，能够真正的完成实际的运用 设计。在此感谢学校，感谢指导老师。 参考文献： 【1】陈海辉 胡跃明 地铁屏蔽门控制系统方案 [J] 华南理工大学学报 第 30 卷第 4 期 【2】张杰 地铁屏蔽门可靠性系统设计 [A] 《现代电子技术》 2009 年第 23 期 【3】陈明可 吴德义 李晓威 地铁车辆 DCU 牵引控制单元测试装置 [J] 电力 机车与城轨车辆 第 33 卷第 5 期